CN1177110C - 一种振动打桩锤的偏心装置 - Google Patents
一种振动打桩锤的偏心装置Info
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Abstract
本发明公开了一种振动打桩锤的偏心装置，该振动打桩锤的偏心装置具有偏心体(4)和偏心轴(5)，其主要特征在于所述偏心体(4)安装在偏心轴(5)上，所述偏心轴上开有弹簧孔(9)，所述偏心轴为方形，所述偏心轴的弹簧孔内设有弹簧(6)，所述弹簧对偏心轴的预压力大于偏心体的重量，所述偏心体的质心(7)与偏心轴(5)的中心(8)具有预留距离，该预留距离接近于零。本发明采用置于偏心轴弹簧孔内的弹簧，其工作时产生的长度变形量而使偏心体质心位置相对偏心轴的位置产生位移，达到偏心力矩从小到大的变化，从而实现了零荷载起动的目的，其结构简单、设计科学、电能耗率低、效率高、成本低，必将给建筑工程施工带来积极的使用效果和社会效益，是建筑工程的首选设备。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种建筑工程机械的打桩锤，特别涉及的是一种振动打桩锤的改进发明，具体涉及的是打桩锤偏心装置的发明。
背景技术
在现有技术中，振动打桩锤的偏心装置的基本原理是应用固定于两根同步反转轴上的一对以上偏心体在一定转速下产生的离心力合力(又称激振力)使激振器在垂直方向振动，实现振动打桩的目的，所产生的离心力合力P＝kω2cos(ωt)/g＝Lmω2cos(ωt)其K＝Lmg，即偏心力矩，L为偏心体相对于轴心的偏心距，m为偏心体的质量，ω为偏心轴的角速度，t为时间，这种振动打桩锤的偏心装置，在起动前由于重力作用，偏心体的质心必定在偏心轴的下方，要使其起动旋转，必需消耗电机的起动功率，并且这是一种满荷载起动，因为偏心体的转动是从零开始，起动时耗电非常大，实际工作的振动锤起动电流超过正常电流的七倍，严重地影响电网电源的稳定，且消耗能源，有时还会因为电网电源功率低而难以起动，故其在出厂时必须告知用户其工地附近的变压器容量必须大于电机功率的四倍以上，为解决起动困难，选定电机功率时要比实际正常工作所需要的功率高出很多，使电机功率的利用率大大降低，无形中消耗能源。数十年来，人们企图研制出一种既有在零荷载状态起动，又要结构简单、效率高、成本低的振动打桩锤的偏心装置。因此在日本就产生了一种零荷载起动的振动锤，它的结构是把每个偏心体均等分成形状大小相同的两半个，其中半个固定在偏心轴上，另半个可在偏心轴上移动，在振动锤起动前，利用一套复杂的附加装置，使可在偏心轴上移动的半个偏心体定位于与固定在偏心轴上半个偏心体的对称位置，达到总的偏心力矩为零，然后起动电机，当转速达到正常工作后，再利用附加装置使能移动的半个偏心体移动至与定轴的半个偏心体合并为整体。达到设计要求的偏心力矩，这种零荷载起动的振动锤解决了满载起动的问题，但其一套复杂的附加装置，制造难度高、成本高、维修困难且开动附加装置又要占用电机的部分功率，其价格高出相同工作能力振动锤的三倍以上，所以未能给建筑工程施工行业带来社会效益。
发明内容
鉴于公知技术存在的问题，本发明的目的旨在提供一种结构简单、能耗低、噪音低、制造容易、维修方便、成本低并能够零荷载起动的振动打桩锤的偏心装置。为达到上述目的，本发明是以如下方式完成的：这种振动打桩锤的偏心装置，具有偏心体和偏心轴，所述偏心轴为方形，所述偏心体安装在方形偏心轴上，所述偏心轴上开有弹簧孔，所述方形偏心轴的孔内设有弹簧，所述偏心体的质心与偏心轴的中心具有预留距离，该预留距离接近于领，所述弹簧对方形偏心轴的预压力大于偏心体的重量，使偏心体的质心靠近偏心轴的中心位置，在振动打桩锤的偏心装置的偏心体正常工作时的离心力与偏心体的重量之和大于所述弹簧对偏心轴的预压力，其接近于正常工作时，偏心体质心位移趋于瞬时平衡状态。本发明使用置于方形偏心轴弹簧孔内的弹簧，其工作时偏心体位置对于偏心轴的中心位置的相对位移，实现零荷载起动的目的，从整个起动过程到正常工作时，不需要其他附加装置和附加的动力，且振动锤的整体结构采用减振消音措施后，具有低噪音环保功能的振动锤，其结构简单、设计科学、电能耗率低，而且成本低，必将给建筑工程施工带来积极的使用效果和社会效益，是建筑工程行业的首选设备。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为本发明现有技术的结构剖视示意图；
图2为本发明现有技术起动前偏心体的侧视图；
图3为本发明现有技术起动前偏心体的剖视图；
图4为本发明现有技术起动后偏心体的侧视图；
图5为本发明起动前的结构剖视示意图；
图6为本发明起动前的正视图；
图7为本发明起动后的剖视图
图8为本发明起动后正视图。
图中1表示现有技术的半个偏心体，2表示现有技术中与1形状相同的偏心体，3表示现有技术的偏心轴。
具体实施方式
附图表示了本发明的结构及其实施例，下面再结合附图详细描述其实施例的各有关细节及其原理，该振动打桩锤的偏心装置，具有偏心体4和偏心轴5，所述偏心轴5为长方形，偏心体4安装在长方形偏心轴5上，在长方形偏心轴5的弹簧孔9内设有弹簧6，在起动前偏心体4与偏心轴5的位置如图5、图6，弹簧6对偏心轴5的预压力F0大于偏心体4的重量mg，使偏心体4的质心7靠近偏心轴5的中心8位置。为了方便描述，本实施例将各种运算的关系用公式给予表示。上述弹簧6对偏心轴5的预压力F0用公式给予表示为F0＝PX0。其P表示弹簧6的刚度；X0表示弹簧6的长度变形量，开始起动后，予留的偏心距L0在开始起动时的离心力为P0，根据离心力与偏心体角速度的关系式P0＝L0mω0 2，其中ω0表示偏心体在开始起动时的角速度。由于在设计时L0很小，并接近于零，开始起动时所需的功率W0＝L0mgω0 2也接近于零，当W0接近于零时，其开始起动时所需的功率也接近于0，所以本发明是零荷载起动的。本实施例在设计时使弹簧6的预压力F0大于偏心体4的重量，即F0＞mg，开始起动时具有很小的离心力P0，但不能使偏心体4的质心发生位移，仍保持着零负荷起动的状态，随着角速度ω的增大，离心力也跟着增大，当角速度增大到接近于正常工作速度时，设此时的角速度为ωi，即其离心力Pi＝L0mωi 2，当其接近于正常工作时的离心力Pi与偏心体的重量mg之和等于弹簧的预压力F0时，即Pi+mg＝F0，此时偏心体4质心7位移与偏心轴5的中心8趋于瞬时平衡状态，当偏心体4的角速度增大到大于接近正常工作的角速度时，设此时的角速度为ω，即ω＞ωi，此时，偏心体4的离心力P也大于接近正常工作时的离心力Pi，同时离心力P与偏心体4的重量mg之和大于弹簧6预压力F0，即P+mg＞F0，弹簧6由于受到离心力的作用而缩短，长度变形量由X0到X，跟随着偏心体4质心偏心距由L0移到L，其偏心体4质心位移的增量为L-L0＝X0-X，而弹簧压力和离心力的增量分别为ΔF＝P(X0-X)和ΔP＝(L-L0)(ω2-ωi 2)m，弹簧压力的增量ΔF与弹簧的长度变形量成正比，而离心力增量与偏心体4的质心7位移增量也成正比，并与角速度的平方差成正比，同时偏心体4的质心7失去平衡，此时，偏心体4质心的位置产生的位移，达到设计要求的偏心距，同时使激振力(即离心力)也达到设计要求。上述实施例中，L和P均为达到设计要求的偏心体质心偏心距和离心力。
本发明的振动打桩锤的偏心装置在整个起动过程中是零荷载的起动过程，至接近正常工作转速时，增荷载继续起动到达打桩工作转速和工作荷载。所述予留的偏心距L0本实施例经施工试验确定为L0＜0.05L，偏心体角速度的定值关系为ωi＜0.95ω。按照本发明设计主题所制作的振动打桩锤的偏心装置，必将给建筑工程施工行业带来积极的使用效果，与现有技术相比具有实质性特点和显著的进步。
Claims (2)
1、一种振动打桩锤的偏心装置，具有偏心体和偏心轴，其特征在于所述偏心体(4)安装在偏心轴(5)上，所述偏心轴(5)上开有弹簧孔(9)，所述偏心轴(5)为方形，所述偏心轴(5)的弹簧孔(9)内设有弹簧(6)，所述弹簧(6)对偏心轴(5)的预压力大于偏心体(4)的重量，所述偏心体(4)的质心(7)与偏心轴(5)的中心(8)具有预留距离，该预留距离接近于零。
2、根据权利要求1所述的振动打桩锤的偏心装置，其特征在于偏心体(4)正常工作时的离心力大于弹簧(6)对偏心轴(5)的预压力与偏心体的重量之和。
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